辣椒胞质雄性不育系线粒体基因CaATP9的克隆与表达

通过克隆辣椒胞质雄性不育系线粒体基因CaATP9及其表达情况,为研究辣椒胞质雄性不育机理提供依据。以辣椒胞质雄性不育系9704A和同型保持系9704B为试验材料,研究CaATP9的一级结构在2个材料之间的差异和RNA编辑现象,并利用实时荧光定量PCR研究了该基因的时空表达。结果表明,CaATP9的一级结构在2个材料之间没有差异;CaATP9在转录过程中存在5个C→T的编辑位点,导致4个亲水性氨基酸(DNA模板)变换成4个疏水氨基酸,增强了蛋白质的稳定性;CaATP9在辣椒的不同组织中均有表达,但表达量存在一定差异,繁殖器官中的表达量要普遍高于营养器官;在花蕾发育过程中,胞质雄性不育系中CaATP9的表达量与同型保持系存在差异,推测这种表达差异导致胞质雄性不育系花蕾能量供应紊乱,影响小孢子的正常发育而表现不育。     

胞质雄性不育相关基因的克隆及其表达分析

根据GenBank中orf224和atp6基因的保守序列设计特异引物,对不结球白菜Pol胞质雄性不育系的基因组DNA进行特异扩增,获得了Pol胞质雄性不育的特异基因orf224和atp6的DNA序列.用Blastn在GenBank中进行同源性比对分析,发现不结球白菜orf224c和atp6c基因与已报道的orf224和atp6基因的同源性高达100%,在GenBank中的登录号依次为DQ400846、DQ412559.运用半定量RT-PCR对orf224c基因在不同器官中的表达水平进行分析,结果表明:不育系花期叶片中该基因的表达量比长度小于0.5 mm蕾和雄蕊中的明显低,在后2个器官中的表达量无明显差异;而在保持系的上述3个器官中的表达量无明显差异.该结果显示orf224基因表达上调与孢原细胞分化受阻相关.     

辣椒胞质雄性不育系和保持系内源激素含量的比较

以2个辣椒品系(199807、199803)的胞质雄性不育系和相应保持系为实验材料,采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定IAA、(Z ZR)、GA3和ABA等内源激素含量,用气相色谱分析仪测定乙烯(ETH)释放量,对辣椒胞质雄性不育系和相应保持系内源激素含量变化规律进行研究.实验结果表明:在四分小孢子之前,花药中的IAA含量不育系显著高于保持系,在四分小孢子时期花药和花蕾中的IAA含量出现转折,到花粉粒成熟期的花蕾和花药以及开花期叶片中的IAA含量均是不育系显著低于保持系;小孢子各发育时期花药以及花期叶片中GA3含量均是不育系高于保持系,但花粉粒成熟期化蕾中GA3含量为不育系低于保持系;小孢子不同发育时期的花药以及花期叶片中ABA含量始终足不育系显著高于保持系,而花粉粒成熟期花蕾中ABA含量不育系与保持系没有显著差异;花粉粒成熟期的花蕾和花期叶片中ETH释放量表现为不育系显著高于保持系.同时,花粉粒成熟期的花蕾、花药和叶片中IAA/ABA、(Z ZR)/ABA、GA3/ABA、IAA/GA3、(Z ZR)/GA3等5个激素的比值均有不育系低于保持系的趋势.本实验结果说明辣椒的育性表现与花器和叶片等组织中内源激素的含量变化有关,花药和花期叶片中IAA亏缺、GA3和ABA增加以及化蕾和叶片中ETH过度产生,都有可能导致辣椒雄性不育.     

辣椒胞质雄性不育保持基因的分子标记

利用RAPD标记技术,以辣椒胞质雄性不育系8A及其同型保持系8B为材料,对辣椒胞质雄性不育基因和保持基因进行比较分析.结果表明:引物H7只在保持基因池有1条稳定的特异扩增带,在不育基因池未扩增出此条带,该标记可能与辣椒胞质雄性不育保持基因相连锁,命名为H7-F850.序列分析结果表明,标记H7-F850序列全长857 bp,GenBank登录号为GU208822.1.核酸序列比对结果显示,H7-F850与其具有部分同源性的片段大小均小于340 bp,未发现与其具有较高同源性的DNA序列.该RAPD标记H7-F850已成功转化为SCAR标记SF640.     

辣椒胞质雄性不育及其育性恢复研究进展

利用植物胞质雄性不育系生产杂交种子,不仅无需人工去雄,还能降低制种成本、确保杂交种子纯度,是植物杂种优势利用的重要途径。简要综述了辣椒雄性的败育时期、能量代谢、物质差异、激素变化,并分别从遗传分析、QTL定位和分子生物学等方面综述了辣椒胞质雄性不育及其育性恢复的机理。     

辣椒细胞质雄性不育系的3种同工酶分析

以辣椒细胞质雄性不育系21A及其同核异质保持系21B为试验材料,比较分析两系雄配子发育过程中酯酶（EST）、谷氨酸脱氢酶（GDH）和苹果酸脱氢酶（MDH）同工酶的表达特征。结果表明：幼叶和花蕾的EST同工酶酶谱在谱带数目和酶带强弱上存在时空表达差异,并且随着雄配子发育的进行,保持系21B从中花蕾至特大花蕾比不育系21A多1条清晰的谱带（EST3e）,其差异表达发生在细胞学上观察到的败育时期之前;在GDH同工酶中,保持系21B从大花蕾至特大花蕾比不育系多6条谱带（GDH,和GDH1／2）,酶谱差异表达时期与细胞学上观察到的败育时期一致;而在MDH同工酶中,不育系21A和保持系21B的幼叶和各级花蕾的酶谱在谱带数目和谱带强弱上均没有明显差异。     

甘蓝胞质雄性不育系和保持系POD同工酶分析

以育成稳定多代的甘蓝胞质雄性不育系及其保持系为试材,以盛花期的根、叶、花蕾和花以及9d和13d幼苗的叶和根为试样,采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳技术,分析了POD同工酶的谱带差异。结果表明,不育系和保持系：POD同工酶存在谱带增减,活性强弱变化和器官特异表达等差异;不育系和保持系间POD同工酶差异以花、大蕾和小蕾最大,叶和根间差异不明显。     

辣椒雄性不育系葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因的克隆及表达分析

为了深入研究辣椒雄性不育与能量代谢之间的关系,该研究以辣椒近缘物种番茄的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因(G6PDH)同源序列为基础,采用电子克隆的方法克隆出辣椒CaG6PDH基因。利用荧光定量PCR技术,对辣椒雄性不育系9704A与其保持系9704B花蕾发育的不同阶段,以及保持系9704B不同组织(茎、叶、花、果皮、胎座、种子)中CaG6PDH基因进行表达分析。结果表明:两系中获得的CaG6PDH基因的编码序列一致,全长1 533bp,编码510个氨基酸残基;辣椒CaG6PDH基因在保持系不同组织中表达量存在差异,胎座中表达量最高,茎中表达量最低;辣椒CaG6PDH基因的表达量在花蕾发育的不同阶段雄性不育系均高于保持系,此种差异在小孢子发育的单核期与成熟期尤为明显,这种差异可能使雄性不育系能量代谢供应出现异常,从而影响小孢子的正常发育而导致雄性败育。     

橡胶树胞质型谷胱甘肽还原酶基因的克隆与表达分析

根据橡胶树GR1基因（Hb GR1）部分序列设计特异引物,运用RACE和RT-PCR技术克隆Hb GR1全长c DNA序列;运用DNAMAN、MEGA 6.06、Prot Param及Signal P 4.1 Server等生物信息学软件对Hb GR1序列、GR1系统进化关系及Hb GR1的基本理化性质和亚细胞定位等进行分析;利用实时荧光定量PCR技术研究Hb GR1的表达模式;构建原核表达载体p EASYE1-Hb GR1,并将其转入大肠杆菌BL21（DE3）,用IPTG诱导融合蛋白原核表达。获得2 082 bp的Hb GR1全长c DNA,其中5′非编码区293 bp,3′非编码区298 bp,开放阅读框长1 491 bp,共编码496个氨基酸,其编码的蛋白分子质量约为53.68 k Da,理论等电点p I为6.18。序列分析发现Hb GR1无信号肽,在氨基酸水平上与其他植物GR1具有很高的同源性,包含植物GR典型的NADH结合结构域、二聚体结构域和高度保守的GGTCV[I/L]RGCVPKK[I/L]LVY基序。对植物GR进行系统进化分析表明,Hb GR1属于双子叶植物GR分枝,与同属大戟科的蓖麻亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果表明Hb GR1在橡胶树胶乳、叶片、树皮和花中均表达;Hb GR1表达受死皮、乙烯、茉莉酸、过氧化氢和伤害调控。SDS-PAGE电泳结果表明重组质粒p EASY-E1-Hb GR1在大肠杆菌BL21（DE3）中有效表达一个分子量约为55 k Da的融合蛋白。     

人红细胞带3蛋白胞质段的克隆及其表达

人红细胞带3蛋白胞质段(cytoplasmic domain of band 3, cdb3)起着将膜与膜骨架、细胞内环境相联系的重要作用. 以带3蛋白全长基因为模板,用PCR方法扩增出cdb3片段,克隆至pRSET表达质粒上,转化大肠杆菌BL21(DE3). 转化菌经诱导表达出较高含量的cdb3蛋白,纯化后,测得对醛缩酶有抑制活性.     

一种新型甜菜胞质雄性不育系的分子生物学鉴定

对通过种间杂交获得的两种胞质雄性不育系甜菜(命名为Cl和M,其细胞质来源分别为Beta cicla Turkey和Beta maritima)和通常的Owen型胞质不育系甜菜(简称作S)以及这3种不育系通用的保持系(简称N)进行了线粒体基因组的RFLP和RAPD对比分析.结果表明Cl与S相比线粒体组织结构具有明显的差别.用6种异源线粒体基因作探针对6种限制性内切酶片段进行Southern杂交分析,发现Cl和S线粒体基因组之间存在明显多态性.但S和M之间却异乎寻常地表现一致.RAPD分析验证了Cl和 S之间的差异,此外,在Cl中发现 3种 4.2 kb大小的特异存在的RNA分子.根据结果认为Cl是一种不同于S的新型细胞质不育系.用RAPD方法也找到了S与M之间差异.酶切结果表明N与3个不育系的mtDNA非常相似.但在杂交和RAPD分析中均找到了N系的特异片段.这些片段是否与育性相关尚有待分析.     

不结球白菜Pol胞质雄性不育系和保持系蕾期基因的差异表达

以不结球白菜Pol胞质雄性不育系及其保持系为材料,利用cDNA-AFLP技术分析它们蕾期基因的差异表达,以获得与胞质不育相关的差异表达基因.结果共得到7条在GenBank中有同源性的差异表达片段,5条存在于不育系中,2条存在于保持系中.序列分析发现,在不育系花蕾克隆到的5条差异片段,分别与芥菜胞质雄性不育系线粒体orf108和atpA、拟南芥焦磷酸酶基因、拟南芥的锚定蛋白家族基因、甘蓝型油菜中的水胁迫蛋白、大白菜叶绿体基因片段有较高同源性;在保持系花蕾克隆到的2条差异片段分别与拟南芥未知蛋白基因有较高同源性.采用实时定量PCR验证其中5条差异片段在不育系和保持系花蕾中的表达水平,结果表明bcA19T15、bcA7T9在不育系中特异表达,bcA6T9、bcA19T8、bcA12T19在不育中表达比保持系中略强.     

辣椒雄性不育系SDH4基因的表达特性分析

为了探究线粒体电子传递复合体Ⅱ的关键酶基因(SDH4)与辣椒细胞质雄性不育的关系,该试验通过GenBank报道的辣椒线粒体基因组序列,特异引物扩增SDH4基因,并通过分析SDH4基因的时空表达及转录本编辑位点,以期找到辣椒细胞质雄性不育系9704A和保持系9704B的差异。结果表明:(1)从辣椒细胞质雄性不育系9704A和保持系9704B中获得的目的基因编码区片段长度一致,全长均为378bp,编码125个氨基酸残基。(2)辣椒保持系不同组织中SDH4基因表达存在差异,种子中表达最高,茎中表达最低。(3)在不同材料花蕾发育的同一时期,SDH4基因表达也不一致,在花粉母细胞减数分裂时期,不育系SDH4基因表达量明显低于保持系;而在造孢细胞增殖期、小孢子单核期和小孢子成熟期的表达量均高于保持系。(4)不育材料中SDH4基因在29位点出现RNA编辑,导致氨基酸由丝氨酸变为亮氨酸,增强了蛋白结构的疏水性能。研究认为,辣椒细胞质雄性不育系9704A和保持系9704B中SDH4基因的表达差异可能引起植物的能量代谢供应出现异常,从而导致雄性不育的产生。     

甘蓝胞质雄性不育系及其保持系花药和叶片生化特性分析

对甘蓝胞质雄性不育系CMS158及其保持系花药激素、游离氨基酸和叶片叶绿素含量进行了比较研究。结果表明,不育系花药KT和IAA含量极显著低于保持系,GA含量不育系和保持系没有显著差异。游离氨基酸总量不育系花药极显著高于保持系,脯氨酸和胱氨酸含量不育系花药极显著低于保持系,赖氨酸含量两系无明显差异,苏氨酸在两系中均未检出,其余氨基酸含量均是不育系花药高于保持系;不育系花药中丝氨酸含量最高,保持系花药中脯氨酸含量最高,两系中天冬氨酸和脯氨酸含量的差异最大。叶片叶绿素含量不育系和保持系无显著差异。     

叶用芥菜细胞质雄性不育系0912A的胞质效应和杂种优势分析

通过异地多代的育性鉴定及花器形态观察来调查叶用芥菜细胞质雄性不育系0912A的不育性及结籽能力;同时分别以不育系0912A和其保持系0912B为母本,与5个典型叶用芥菜自交系配成10个同核异质的杂交种,以研究hau胞质的胞质效应并测定杂种优势.结果显示:该不育系败育彻底稳定,不育株率和不育度均为100％,有正常的结籽能力;不育系杂种一代与产最相关性状的杂种优势明显,但品质性状无优势;hau胞质在单株重上的负效应较明显,在其他性状上的负效应相对较弱,但hau胞质组合F1的单株重杂种优势依然显著,且胞质效应受杂交父本核影响,通过选择合适的杂交父本配组,细胞质的负效应可以减轻或消除.     

榨菜胞质雄性不育系与保持系间线粒体和叶绿体多肽比较

应用SIXS-PAGE技术对榨菜(Brassica juncea Coss.vat.tumida Tsen et Lee)胞质雄性不育系(CMS)和保持系(MF)不同发育时期(苗期、抽薹期、盛花期)的线粒体和叶绿体多肽进行了比较研究．结果表明：线粒体方面,各发育时期不育系比保持系多1条约37kD多肽带,另1条约35kD多肽仅出现于CMS盛花期的线粒体中,叶绿体方面,各发育时期保持系55kD多肽的表达量明显高于不育系叶绿体,其与Rubis CO大亚基分子量吻合。此外,还对植物胞质雄性不育系的分子机理进行了讨论。     

利用RNA指纹技术分析大白菜胞质雄性不育相关基因的差异表达

采用改进的RNA指纹技术(RAP-PCR)对两套大白菜胞质雄性不育材料及其杂种F1花蕾的总RNA进行了分析, 通过对186条随机引物的筛选, 获得4个重复性较好的差异片段S47-412, S93-622, S176-343, S199-904, 并对其克隆、测序。根据各差异条带的测序结果合成长引物进行验证, S47, S93所对应的差异消失, 而S176, S199长引物验证的结果与RAP-PCR相似, 序列分析表明: S176-343, S199-904两差异片段均和油菜Polima不育胞质线粒体基因组orf224/atp6位点有着极高的同源性, 两差异片段序列部分重叠, 这说明两差异片段可能和大白菜胞质雄性不育有很高的相关性。     

大鼠Notch 1胞质段的克隆及其表达

Notch 1信号途径参与决定细胞命运,其水解后产生的活性片段——胞质段（Notch 1 intracellular cytoplasmic domain, NICD）能被转运进核,激活下游靶基因的表达.Notch 1参与细胞的增殖、分化、程序性死亡、发育过程中的形态发生和器官形成等许多重要过程.为了获得重组的NICD,以大鼠脑cDNA文库为模板,用PCR方法扩增出编码NICD的基因片段,克隆至谷胱甘肽-S-转移酶（GST）融合表达载体pGEX-KG中,并在大肠杆菌中获得较高水平的表达.表达的融合蛋白GST-NICD分子质量约为120 ku左右,以包涵体和可溶性两种形式存在,易于亲合层析纯化.为制备抗体和进一步的功能研究奠定了基础.     

辣椒核质互作雄性不育系线粒体不育基因CoxⅡ和atp6的克隆与序列分析

以辣椒核质互作雄性不育系9704A、保持系9704B和恢复系9701(简称"三系")为材料,根据GenBank报道的茄科作物线粒体CoxⅡ和atp6基因编码序列分别设计引物, PCR扩增辣椒"三系"线粒体DNA目的基因片段,研究辣椒"三系"线粒体DNA CoxⅡ和atp6基因的差异及与雄性不育的关系.结果表明:从辣椒核质互作雄性不育系中扩增到两个基因的部分序列atp6-706和CoxⅡ-708,GenBank登录号分别为FJ986191和FJ986190,生物信息学分析发现分离的atp6-706和CoxⅡ-708片段与GenBank报道的茄科作物线粒体CoxⅡ和atp6基因的相似性高达95%以上;在保持系和恢复系中均未能扩增到任何序列,说明辣椒雄性不育系的CoxⅡ和atp6基因与保持系和恢复系在线粒体DNA水平上存在差异,这种结构上的变化暗示可能与辣椒雄性不育相关.